Получение суперфосфата простого

Суперфосфат простой Са(Н₂РО₄)₅ содержит 16-20% Р₂О₅. Присутствие в фосфорите большого количества железа и алюминия (выше 3%) нежелательно, так как при производстве суперфосфата на их разложение затрачивается дополнительно серная кислота. Кроме того, они способствуют ретроградации - процессу обратного перехода фосфорной кислоты в малорастворимые соединения.

В готовом  суперфосфате всегда содержится около 5-5,5% Р₂О₅ свободной фосфорной кислоты, что значительно ухудшает его качество, и до 40% гипса. Для устранения этого недостатка применяют нейтрализацию суперфосфата твердыми добавками (известью, мелом, доломитом, фосфоритной или костяной мукой) или аммиаком (газообразным и жидким). При получении простого суперфосфата концентрация Р₂О₅ в суперфосфате в 2 раза меньше, чем в исходном материале. Поэтому для его изготовления необходимо брать высокопроцентные фосфаты (32-40% Р₂О₅), чтобы получить суперфосфат с 16-20% Р₂О₅.

Хотя  технология производства суперфосфата состоит из трех стадий (разложение фосфоритной руды серной кислотой, созревание суперфосфата и его дозревание), в промышленном производстве применяется непрерывный способ получения суперфосфата, при котором подача руды и -кислоты, а также выгрузка созревшего суперфосфата происходят непрерывно.

Качество  суперфосфата оценивается по содержанию в них фосфорной кислоты, растворимой в воде и цитратном растворе (аммиачный раствор лимоннокислого аммония).

Гранулированный суперфосфат (20-22% Р₂О₅) обладает хорошими физическими свойствами, при хранении не слеживается, а при внесении хорошо рассеивается. Одним из главных его преимуществ перед порошковидным суперфосфатом является то, что он меньше соприкасается с частицами почвы, чем ослабляется закрепление Р₂О₅ почвой. Особенно важно это при внесении суперфосфата на кислых почвах с высоким содержанием полуторных окислов. Высокая эффективность гранулированного суперфосфата при раз-браном внесении в почву обусловливается не только ослаблением связывания Р₂О₅, но и более равномерным распределением удобрения по площади.

Простой суперфосфат - хорошее удобрение  для всех типов почв, особенно где  растения хорошо отзываются еще и  на серу, что удовлетворяется присутствием в нем гипса. Поэтому в нашей  стране и за рубежом простой суперфосфат  наиболее применяемое фосфорное  удобрение. Однако низкое содержание фосфора снижает его транспортабельность, а следовательно, и экономическую эффективность. Необходим выпуск более концентрированных форм фосфорных удобрений.

Двойной суперфосфат Са(Н₂РО₄)₂ - высококонцентрированное фосфорное удобрение, содержащее до 45% и выше Р₂О₅. Фосфор присутствует  в   нем   в   виде   монокальция   фосфата  и   свободной фосфорной кислоты (до 2,5%). Это гранулы светло-серого цвета. Производство двойного суперфосфата включает две стадии. Сначала из фосфорита или апатита получают фосфорную кислоту:

Са₃(РО₄)₂ + 3H₂SO₄ + 6Н₂О = 2Н₃РО₄ + CaSO₄ + 2Н₂О. Извлечение фосфорной кислоты из фосфоритов производят 20-25%-м раствором серной кислоты, с тем, чтобы не растворять большого количества содержащихся в них полуторных окислов (мокрый экстракционный способ). Затем фосфорную кислоту отделяют от осадка и упаривают для повышения концентрации. Сгущенным раствором фосфорной кислоты обрабатывают новую порцию фосфорита. При этом фосфат берут высокопроцентный, менее загрязненный посторонними примесями, в частности полуторными окислами:

Са₃(РО₄)₂ + 4Н₃РО₄ + Н₂О = ЗСа(Н₂РО₄)₂ + Н₂О.

Благодаря высокому содержанию Р₂О₅ двойной суперфосфат является транспортабельным. Стоимость 1 т Р₂О₅ двойного суперфосфата на 6-13% выше, чем простого. Повышенная концентрация обусловливает экономию при транспортировке и хранении этого удобрения. Поэтому стоимость применения 1 т Р₂О₅ двойного суперфосфата оказывается ниже на 8-13%, чем простого суперфосфата.

По своему действию двойной суперфосфат при равной дозе (по фосфору) мало отличается от простого суперфосфата. В нашей стране это наиболее перспективное фосфорное удобрение. Резко возрастает его производство и за рубежом. Однако следует учитывать, что при систематическом внесении двойного суперфосфата в районах со слабой обеспеченностью серой и под культуры с повышенной потребностью в ней (бобовые и крестоцветные) эффективность двойного суперфосфата может быть ниже простого, который содержит серу в составе гипса. В этих случаях применение двойного суперфосфата целесообразно сочетать с азотными удобрениями, содержащими серу, например с сульфатом аммония или с калийными серосодержащими удобрениями (сульфат калия, сульфат калия-магния).

Суперфос - новое концентрированное фосфорное удобрение с содержанием Р₂О₅ 38—40%, причем половина - в водорастворимой форме. Получают это удобрение путем химического обогащения и активирования фосфоритной муки смесью серной и фосфорной кислот. Для производства 1 т Р₂О₅ в суперфосе используется 1-1,3 т Н₂PО₄ и 0,36 т НзРО₄. Суперфос выпускают в гранулированном виде. По агрономической эффективности суперфос не уступает суперфосфатам.

Читайте также Фосфорные удобрения, содержащие нерастворимые в воде, но растворимые в кислотах соединения.

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Все фосфорные  удобрения получают из фосфоросодержащих природных минералов — фосфоритов, образованных в течение длительного времени путем минерализации скелетов животных, осаждением из воды фосфатных ионов ионами кальция — безводных фосфатов кальция, и апатитов, образованных изверженными и метаморфическими породами. Кроме того, томасшлаки - отходы металлодобывающей промышленности также служат исходным сырьем для получения фосфорных удобрений. Многие соединения фосфора нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в кислотах, поэтому фосфорные удобрения изготавляют способом термической обработки фосфоросодержащих руд или экстракционным способом, разлагающим апатиты и фосфориты сильными кислотами: серной или смесью серной и азотной кислот. В результате обработки образуются водорастворимые соли ортофосфорной кислоты.

Фосфор был  открыт в 1669 году алхимиком Х. Брандтом. Брандт однажды выпарил мочу почти  досуха и полученный осадок смешал с углем и песком, нагревая в  реторте без доступа воздуха. Полученное им вещество обладало магическим свойством светиться в темноте, и на этом фокусе многие предприимчивые алхимики того времени спекулировали, извлекая коммерческую выгоду. Но до тех пор кроме свечения фосфора никто не догадывался о его истинном свойстве. Как элемент фосфор был открыт французским химиком А.Лавуазье, который тоже определил его свойство к свечению и дал греческое название phosphoros - светоносный, приносящий свет.

Суперфосфат простой  — это водорастворимая форма  фосфорного удобрения, доступная для  растений. Простой суперфосфат представляет собой смесь водорастворимого однозамещенного фосфат кальция и нерастворимого в воде гипса, который часто остается в составе удобрения и занимает 40% от общего веса. Фосфора как действующего вещества в таком удобрении очень мало, поэтому при производстве стараются использовать концентраты апатитов и фосфоритов — определяя исходное сырье с наибольшей концентрацией фосфора.

Эффективность фосфорного удобрения принято считать  по наличию в нем водорастворимого и легкодоступного растениям  оксида фосфора Р2О5 которого в простом  суперфосфате содержится 14 — 20%. В производственной смеси простого суперфосфата фосфор остается и в других связанных формах, большая часть фосфора содержится в форме монокальцийфосфата, около 5 % по массе занимает свободная фосфорная кислота, чуть меньше остается дикальцийфосфатов, трикальцийфосфатов и фосфатов алюминия и железа. Если условно обозначить весь фосфор в суперфосфате на полезный и бесполезный для растения, то полезного легкоусвояемого фосфора окажется от 88 до 98 % от общего его содержания. То-есть, доля фосфора в нерастворимых примесях, содержащихся в смеси суперфосфата с гипсом, на самом деле невелика.

Недостатком простого суперфосфата является содержание гипса, как уже говорилось, до 40% по массе, который служит всего  лишь транспортным балластом для аграриев. В некоторых случаях гипс, он же сульфат кальция, оказывается полезным для подзолистых и супесчаных почв, обедненных серой, си может быть полезным для некоторых растений, потребляющих много серы — бобовых, крестоцветных. Однако для большинства растений гипс практически бесполезен.

Простой суперфосфат  выпускается химической промышленностью  в различных упаковках и представляет собой гранулы размером от 1 до 4 мм. Он обладает рядом положительных  для удобрений свойств: не слеживается, удобен в использовании, можно легко рассевать по участку. В процессе гранулирования свободная фосфорная кислота нейтрализуется, а влага, которую она удерживала, испаряется. Иногда ортофосфорную кислоту нейтрализуют аммиаком, и на выходе получают уже новое удобрение — аммонизированный суперфосфат, содержащий до 3% азота.

Двойной суперфосфат  получают воздействием на исходное фосфорсодержащее сырье серной кислоты в избытке, получая на выходе фосфорную кислоту. Порцию исходного фосфорсодержащего  сырья обрабатывают полученной фосфорной кислотой, получая двойной суперфосфат. Двойной суперфосфат также содержит фосфор в легкоусвояемом виде и выпускается в гранулах. Отличие от простого суперфосфата лишь в меньшем содержании гипса, а содержание усвояемого фосфора в расчете на Р2О5 составляет 42—49% в двойном суперфосфате.

[AD]+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

СУПЕРФОСФАТЫ

СУПЕРФОСФАТЫ, один из видов фосфорных удобрений. В зависимости от содержания усвояемого растениями P различают простой, двойной и обогащенный суперфосфат; разновидности - фосфорно-кальциевое серосодержащее удобрение и суперфос.

Простой суперфосфат  получают действием H₂SO₄ на прир. фосфаты (апатиты, фосфориты). Наиб. распространен камерный способ произ-ва: после кислотного разложения в спец. камере пульпа вызревает в хранилище 15-20 сут; вызревший продукт нейтрализуют (NH₃, известняк, мел, фосфоритная мука), гранулируют, сушат и классифицируют. Осн. фосфорсодержащий компонент - Са(H₂РО₄)₂·Н₂О; кроме того, присутствуют СаНРО₄, Н₃РО₄, неразложившиеся прир. фосфаты, а также до 50% CaSO₄, при наличии в сырье соед. Mg, Fe и Al-Mg(H₂P0₄)₂, MgHPO₄, Fe(Al)PO₄·2H₂O, при нейтрализации аммиаком-NH₄H₂PO₄ и NH₄MgPO₄. При содержании 28,0-39,4% Р₂О₅ в фосфатах суперфосфат содержит 15-20% Р₂О₅ в усвояемой форме (сумма кол-в водо- и цит-раторастворимого), 3,2-3,5% своб. Н₃РО₄ (2,3-2,5% Р₂О₅), 3-4% влаги, 1-2% N (в аммонизированном С).

Двойной суперфосфат  производят действием Н₃РО₄ на прир. фосфаты. В России применяют гл. обр. поточный способ: разложение сырья с послед. гранулированием и высушиванием полученной пульпы в барабанном грануляторе-сушил-ке (БГС). Товарный двойной суперфосфат с пов-сти нейтрализуют мелом или NH₃ для получения стандартного продукта. Нек-рое кол-во двойного суперфосфата вырабатывают камерным способом. Фосфорсодержащие компоненты-в осн. те же, что и в простом суперфосфате, но в большем кол-ве, а содержание CaSO₄ составляет 3-5%. При натр. выше 135-140 °С двойной суперфосфат начинает разлагаться и плавиться в кристаллизац. воде, после охлаждения становится пористым и хрупким. При 280-320 °С ортофосфаты переходят в мета-, пиро- и полифосфаты, к-рые находятся в усвояемой и частично водорастворимой формах. Он плавится при 980 °С, превращаясь после охлаждения в стекловидный продукт, в к-ром 60-70% метафосфатов цитраторастворимы. Двойной С, содержит 43-49% усвояемого Р₂О₅ (37-43% водорастворимого), 3,5-6,5% своб. Н₃РО₄ (2,5-4,6% Р₂О₅).

Обогащенный суперфосфат  получают при разложении фосфатного сырья смесью H₂SO₄ и Н₃РО₄; по составу-продукт, промежуточный между простым и двойным суперфосфатами и содержит 24-32% усвояемого Р₂О₅.

Фосфорно-кальциевое серосодержащее удобрение (ФКСУ) производят поточным способом (в аппарате БГС или в отдельных барабанных грануляторе и сушилке) действием H₂SO₄ на фосфаты с послед. нейтрализацией своб. к-ты в промежуточном продукте тонкоизмельченными фосфоритами или аммиаком. ФКСУ содержит 17-22% общего Р₂О₅, 15-19% усвояемого Р₂О₅ (70-78% от общего Р₂О₅ находится в водорастворимой форме), 4,2% своб. Н₃РО₄ (3% Р₂О₅), 3-4% влаги; в аммонизир. ФКСУ дополнительно присутствует 3-4% NH₃.

Суперфос (фосфорное удобрение медленного действия) получают разложением прир. фосфатов с помощью Н₃РО₄ (45-55% от стехиометрич. кол-ва, необходимого для образования двойного суперфосфата) по тем же технол. схемам, что и двойной суперфосфат или ФКСУ. Суперфос содержит 38-45% общего Р₂О₅ (24-32% Р₂О₅ в сырье), в т.ч. 60-70% фосфатов находят в водорастворимой, 30-40%-в цитраторастворимой и усвояемой формах.